[发明专利]铝绕组表面的耐高温绝缘层材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种铝绕组表面的耐高温绝缘层材料及其制备方法，采用电化学氧化法，铝绕组作为电化学阳极，阴极采用不锈钢、石墨、铅或铂材料制成的网状或棒状电极，以酸溶液作电解质对阳极进行电化学氧化，在铝绕组表面氧化形成氧化铝绝缘层薄膜。该绝缘层材料是在铝基体表面通过阳极氧化法直接氧化形成，与铝绕组基底结合紧密，不易脱落；氧化铝绝缘层结构稳定，耐磨性好，且具有良好的高温介电特性，使利用铝绕组的变压器可工作于高于200℃的环境温度。本发明耐高温绝缘层的制备过程不受铝绕组的复杂形状影响，制备时间周期短，产生的废水对环境的影响可控，适合工业大规模批量处理。

技术领域

本发明属于变压器铝绕组技术领域，尤其涉及铝绕组表面的耐高温绝缘层材料及其制备方法。

背景技术

电力变压器是一种用于变换电流、电压的高效控制设备，电力变压器在航海、陆地轨道交通(轨道交通及电动汽车)、航空航天器等领域以及各种能源和电力转化过程中(如风力电站以及大功率太阳能光伏电站)均具有广泛的应用。铝制绕组由于质量密度较高，在电力变压器中被广泛使用，但各种应用环境下铝制绕组匝间的绝缘性以及铝制绕组与设备环境中其它金属设备间的电气绝缘情况是需要考虑的重要因素。

目前变压器中铝绕组的表面绝缘主要依赖于涂敷的有机高分子绝缘层，有机绝缘层(绝缘漆)通常由聚酰亚胺等高分子树脂组成。但是，由于高分子材料普遍在200℃以上会变软，绝缘性能明显下降，因而现有的采用高分子绝缘层的铝绕组峰值工作温度一般在250℃以下。但随着变压器应用领域的拓展，越来越多的应用环境对变压器的要求越来越苛刻。能耐300℃甚至400℃高温环境的绝缘层，将极大的拓展变压器在高速轨道交通以及风力电站中的应用范围。即使变压器不是应用于连续的高温场合，提高其绝缘层对环境峰值温度的适用度也是具有重要的意义。

发明内容

针对上述背景技术中指出的不足，本发明提供了一种铝绕组表面的耐高温绝缘层材料及其制备方法，旨在解决上述背景技术中现有铝绕组绝缘层峰值工作温度低，高温条件下绝缘性能显著下降的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种铝绕组表面的耐高温绝缘层材料，铝绕组的导体采用铝锭材料，所述导体表面原位生长一层氧化铝绝缘层薄膜；所述氧化铝绝缘层薄膜包括紧密附着于导体表面的致密阻挡层和形成于致密阻挡层上的多孔层，所述多孔层具有一维的准直型孔道，且准直型孔道垂直于致密阻挡层。

本发明进一步提供了一种铝绕组表面的耐高温绝缘层材料的制备方法，该方法包括以下步骤：

(1)对铝绕组表面进行清洗；

(2)采用电化学氧化法，铝绕组作为电化学阳极，阴极采用不锈钢、石墨、铅或铂材料制成的网状或棒状电极，以酸溶液作电解质，在5～20℃的恒温条件下通过直流驱动进行电化学阳极氧化反应，在阳极铝绕组表面氧化形成一层氧化铝绝缘层薄膜。

优选地，所述电解质采用多种不同比例的硫酸、磷酸和草酸的混合液。

优选地，所述电化学阳极氧化反应的电流密度为1mA/cm²～10mA/cm²，阳极氧化时间为0.5h～2h。

优选地，当铝绕组表面氧化铝绝缘层未达到绝缘要求时，将阳极氧化反应后的铝绕组在酸液中浸泡一定时间去除表面氧化物后，再重复步骤(1)和(2)的阳极氧化过程，然后测定绝缘层的绝缘性能，若仍未达到绝缘要求，继续用酸液浸泡后重复步骤(1)和(2)的阳极氧化过程，直至达到绝缘要求为止。

优选地，所述酸液采用磷酸和铬酸的混合液，铝绕组浸泡时间为1h-18h。

优选地，当铝绕组表面氧化铝绝缘层未达到绝缘要求时，将阳极氧化反应后的铝绕组于有机硅的醇溶液中浸泡处理。

优选地，所述氧化铝绝缘层薄膜的均一性通过染色方法鉴定。